快遞分揀機器人的研究

蔣坤 江世明 李建祥 凌匡 邵陽學院信息工程學院

一、前言

中國每年有3 億萬件快遞，需要分揀，快速送到用戶手中。傳統(tǒng)用人力分揀方法，已適用不了快遞業(yè)務的發(fā)展速度，尤其遇到電商舉辦重大促銷節(jié)活動，會出現(xiàn)爆倉現(xiàn)象，導致貨物來不及分揀、轉運和派送。如何解決人工分揀效率低、差錯率高和暴力分揀等缺陷？本文提出用條形碼作為貨物的標簽（采用CODE128 標準），為此，利用條形碼智能識別技術設計了物流自動分揀機器人，通過采集運單上的圖像，對條形碼識別后查詢該快遞的目的地，再控制分揀機構的氣缸，對包裹進行分揀，從而實現(xiàn)了自動化和智能化的分揀。

二、快遞條形碼

1. 貨物條形碼

條形碼技術是一種成熟的識別技術，在物流配送作業(yè)中得到了廣泛應用。現(xiàn)在快遞業(yè)務均采用條形碼作為貨物信息，實現(xiàn)物流配送信息化管理。快遞信息含“運單號碼、發(fā)件地點、一級目的地和二級目的地”等，如：265 967 007 324，對應的條形碼如圖1 所示。

圖1 貨物條形碼

2. 條形碼解析

條形碼有Code128 和Code39 兩種標準，Code128 含數(shù)字和字符，而Code39 只有數(shù)字，Code128 又分成Code128A、Code128B、Code128C 三種，如表1 所示：

表1 Code128 編碼表

Code12A 編碼示例：以 95270078 為例

起始編碼：每個條形碼都有一個起始碼，起始編碼對應的ID 為103。

數(shù)字編碼：第1 位數(shù)據(jù)9 對應的ID 為25，第2 位數(shù)據(jù)5 對應的ID 為 21,依此類推。

檢驗編碼：檢驗位=(103+1*25+2*21+3*18+4*23+5*16+6*16+7*23+8*24)%103 = 21。

結束編碼：每個條形碼都有一個結束碼，結束編碼對應的ID 為106。

95270078 的條形碼：StartA+9+5+2+7+0+0+7+8+ Stop。

按表1，把95270078 對應的編碼值查出，b 用黑色線標出，s 用白色表示，一個簡單的條形碼生成程序就完成了。

三、智能分揀

1. 智能分揀方案

快遞智能分揀方案如圖2 所示：

圖2 快遞分揀方案

貨物通過傳送帶輸送，在貨物入口安裝紅外傳感器，用來檢測入口是否有貨物。如果無貨物，輸送機送完輸送帶上的貨物后停止運行。在輸送帶一側安裝條形碼識別傳感器MG65，用來感知傳送帶貨物條形碼。系統(tǒng)以STM32 為控制中心，傳感器檢測信號輸入到STM32。系統(tǒng)運動控制由PLC 完成。STM32 與PLC 之間通過RS485 總線相連，當檢測到某條形碼后，STM32 經(jīng)分析和計算，抽PLC 發(fā)出命令，PLC 控制相應的氣缸動作，實現(xiàn)貨物分揀。

2.GM65 條形碼識別模塊

GM65 條形碼識讀模塊是在圖像智能識別算法及在此基礎上開發(fā)的條碼解碼算法，可以非常容易且準確地識讀條碼符號，主要技術參數(shù)：

識讀角度 ：旋轉360°，偏轉±60°，傾斜± 65°；

掃描角度： 水平方面34°，垂直方向26°；

分辨率：≥ 0.1mm；

識讀碼制 1D ： Code 128, Code 39；

環(huán)境光： 環(huán)境光： 0 ～86,000 lux；

輸出：二進制編碼。

3.試驗結果

為了驗證系統(tǒng)的性能，對快遞運單條形碼進行識別測試，首先將該運單信息“265 967 007 324”存入計算機信息系統(tǒng)，通過專用軟件生成條形碼，打印并貼在包裹上（見圖1）。測試模擬分揀過程，移動包裹將條形碼對正GM65，當包裹遮住紅外光時給智能終端觸發(fā)信號進行圖像采集，系統(tǒng)在程序控制下，對采集到的圖片進行分割增強預處理，然后再進行二值化和灰度化處理，濾波后得到條形碼對應的數(shù)字“265 967 007 324”，經(jīng)驗證，與輸入的信息一樣。測試了多個條形碼，所得數(shù)據(jù)與輸入數(shù)據(jù)一致。

四、結束語

自動分揀是提高物流配送效率的關鍵環(huán)節(jié)，采用條形碼自動識別技術設計的分揀機器人，能自動識別傳送帶包裹上的條形碼，系統(tǒng)在程序控制下，通過對條形碼進行分析，給執(zhí)行機構發(fā)出分揀命令，經(jīng)測試，在傳送帶速度10 米/秒，能實現(xiàn)準確、高效將快遞推入對應的滑槽，實現(xiàn)了自動化和智能化的分揀，大大提高快遞包裹的分揀效率，降低員工的勞動強度，避免了人為暴力分揀的現(xiàn)象。